Hiányzik belőlük az őket körülvevő világ fejlődési mintáinak tudományos megértése, a tudás alapjainak tanulmányozása során megszerzett tudás átfogó alkalmazásának képessége. természettudományok iskolában. E hiányosságok elhárításában a természettudományok alapjainak iskolai tanulmányozásának hagyományosan kialakult rendszere körülményei között nagy szerep jut az interdiszciplináris kapcsolatoknak.

A legtöbb esetben a tanárok az MPS csak töredékes bevonására szorítkoznak. A tanárok ritkán vonnak be diákokat önálló munkavégzés az interdiszciplináris ismeretek és készségek alkalmazásáról a programanyag tanulmányozásában, valamint a korábban megszerzett ismeretek új helyzetbe való önálló átadásában. Ennek az a következménye, hogy a gyerekek képtelenek a kapcsolódó tantárgyakból származó ismeretek átadását, szintézisét elvégezni.

Az oktatásban nincs folytonosság. Így a biológia tanárok folyamatosan „előreszaladnak”, bevezetik a tanulókat az élő szervezetekben végbemenő különféle fizikai és kémiai folyamatokba, anélkül, hogy fizikai és kémiai fogalmakra támaszkodnának.

Az interdiszciplináris problémák megoldása speciális készségeket igényel: a tantárgyi ismeretek összekapcsolását, általánosítását, a tárgyat sokrétű tulajdonságainak és kapcsolatainak egységében való meglátása, az egyedi értékelése az általános szemszögéből, ami biztosítja a tudományos világkép kialakulását. iskolások.

Egy tárgy összetett többoldalú jellemzőinek készségei a legösszetettebb készségtípusok. Ez a tanulók azon képessége, hogy komplex interdiszciplináris kapcsolatokat alakítsanak ki. Sajátos számukra az a kognitív tevékenység, amely a tantárgyi ismeretek és készségek széles körű átadását jelenti integrált alkalmazásuk új feltételeihez. Az ilyen készségek tartalmukban különböző oktatási tárgyakból származó ismereteken és általánosított elképzeléseken alapulnak, működési oldaluk pedig összetett, változó általánosítási fokú cselekvési struktúrával rendelkezik.

Az interdiszciplináris kapcsolatok bonyolítják a tanulók kognitív tevékenységének tartalmát és folyamatát. Ezért fokozatosan be kell vezetni mind a problematikus elemeket, mind a mennyiséget és a komplexitást. szubjektumközi kommunikáció. Fontos a kognitív készségek gyarapodásának és az oktatási sikerességnek a biztosítása, a tanulók önállóságának és érdeklődésének erősítése a különböző tantárgyakból származó ismeretek közötti összefüggések elsajátítása iránt. A tanulási folyamat megszervezésének módszertana a következő szakaszokban történik:

1. egyoldalú MPS a kapcsolódó tantárgyak tanóráin a reproduktív nevelés és a problematikus elemek alapján;
2. az interdiszciplináris kognitív feladatok bonyolítása, a tanulók önállóságának erősítése megoldásuk keresésében;
3. a tantárgyak közötti kétoldalú, majd többoldalú kapcsolatok bevonása a pedagógusok tevékenységének koordinálásával (közös nevelési problémák előmozdítása, lépésenkénti megoldása az órarendszerben);
4. széles rendszer kialakítása az MPS-t megvalósító pedagógusok munkájában mind tartalmilag, mind módszertanilag, mind az oktatás szervezési formáiban (átfogó házi feladat, tanórák, szemináriumok, kirándulások, konferenciák), beleértve a tanórán kívüli tevékenységeket és a képzési kör kiterjesztését. tanterv.

Azon tanulók számára, akik nem rendelkeznek szilárd tudásrendszerrel, az interdiszciplináris problémák megoldása túlterhelő lehet, csökken a tanulás iránti érdeklődésük. Tanulóknak magas szint tantárgyi ismeretek, az interdiszciplináris kapcsolatokra támaszkodva elengedhetetlen feltétele a tanulási folyamatban való további fejlődésüknek. Ezért a hallgatók MPS-en alapuló kreatív tevékenységének megszervezésében a vezető helyet az oktatási munka foglalja el, amelynek célja a tantárgyi ismeretek rendszerének elsajátítása, valamint átadásuk és általánosításuk módszereinek elsajátítása.

A tanulók „tanulását” az ismeretek integrált alkalmazásának készségeinek egyes elemeit fejlesztő önálló munkaképzési rendszer segítségével érik el: MPS felismerése oktatási szövegekben, kivonatokban tudományos cikkek, az elsődleges forrásokban a tényszerű tananyag kiválasztása megerősítésre, a dialektika törvényszerűségeinek bizonyítására, általános tudományos elképzelések, fogalmak; konkrét példák elemzése (biológia, fizika, kémia, történelem területéről) általános minták, kategóriák szemszögéből; a kognitív tanulási feladatok interdiszciplináris jellegének tudatosítása; határtárgyak (biokémiai, fizikokémiai, biofizikai stb.) tudományos tények összehasonlításán, elemzésén alapuló interdiszciplináris feladatok önálló megfogalmazása (látásmódja); interdiszciplináris probléma megoldási tervének elkészítése stb.

Fontos szerepet játszik az ilyen feladatok végrehajtásának mintájának bemutatása, az érvelés logikáját meghatározó installációs beszélgetések lebonyolítása, az elvégzett cselekvések sorrendjének tudatosítása, a differenciált megközelítés, figyelembe véve a tanulók kognitív érdeklődését és képességeit. Az interdiszciplináris kommunikációhoz szükséges készségek kialakításának egymást követő szakaszaira van szükség:

1. a tanulók kognitív érdeklődésének felébresztése az interdiszciplináris problémák megoldása iránt, felismerésük és a különböző tudományterületekből származó ismeretek felhasználásának szükségességének tudatosítása;
2. az interdiszciplináris kapcsolatokon alapuló egyéni kreatív tevékenységi módok kialakítása;
3. adott készségek szintézise a tudás komplex alkalmazásának holisztikus készségévé az interdiszciplináris problémák megoldásában. A tantárgyi ismeretek sikeres átadásának fő feltétele a hasonlóság, a tartalmi és eljárási elemek szerkezetének hasonlósága egy bizonyos típusú interdiszciplináris kognitív feladatsorban. Az osztályteremben ösztönözni kell a tanulókat az ilyen problémák önálló megoldására a modell szerinti cselekvések végrehajtásával és az ismeretek szintézisében az általánosított irányelvek asszimilációjával.

Érdeklődés és készségek kölcsönhatása az interdiszciplináris problémák megoldásának folyamatában.

A kognitív érdeklődés fejlesztése attól függ, hogy a hallgatók elsajátítják-e a keresési tevékenység általános készségeit és az MPS végrehajtásának képességét. A gondolkodás pszichológiájának vizsgálata bebizonyította, hogy a keresési tevékenység belső ösztönzőjeként, amely tudáshoz, módszerhez kapcsolódik, ott van a céltudat, a keresési folyamatot szabályozó kognitív szükséglet, amely annak érzelmi gazdagságára reflektál. Egy interdiszciplináris feladat elfogadottsága nagymértékben függ a tanuló kognitív érdeklődésének elméleti orientációjától, filozófiai, világnézeti szempontok ismeretére való vágyától a tantárgyi tudásban.

Az interdiszciplináris feladat tudatos elkülönítése, mint a tanulók kreatív cselekvéseinek egyik megnyilvánulása, hozzájárul az ismeretek és a cselekvési módszerek szoros összefüggéséhez a megoldási képesség szerkezetében. A korrelációs együtthatók számítása szoros kapcsolatot mutatott ki az interdiszciplináris kognitív feladatot önállóan azonosító hallgatók munkájában a tudásszintek és a cselekvési módszerek között.

Az interdiszciplináris kognitív feladat megoldása során a tanulók bevonják a tantárgyi készségeket is, tevékenységük az adott tudományágak iránti érdeklődés motívumától is függ. Szintén szoros kapcsolat van a tárgy iránti érdeklődés mértéke, az abból származó ismeretek felhasználásának terjedelme és sikeressége között. A tanulók további információforrásokból vonzanak új információkat, eredeti módokat találnak elemzésükre és a program anyagához való kapcsolódásra. A stabil tantárgyi érdeklődés és tudás hiánya megfosztja a hallgatót az „interdiszciplináris” tevékenység alapjaitól, esetenként negatív attitűdöt okozva ezzel szemben.

Az interdiszciplináris kapcsolatok a kognitív tevékenységbe való befogadás első szakaszaiban megváltoztatják a tanulók készségszintjei és érdeklődési szintjei közötti megfelelést a tantárgyakban. Az interdiszciplináris problémák megoldásában megmutatkozó készségek inkább az átvitel tapasztalatától, módszereinek elsajátításától kezdenek függni, mint az adott tantárgy iránti korábban kialakult, de mégis mobil érdeklődéstől. A hallgatók egy része az interdiszciplináris kapcsolatok hatására megnövekszik az érdeklődését olyan tárgyak iránt, amelyek korábban nem érdekelték, a tudás és készségek szintje továbbra is alacsony. Másoknál ezzel szemben az interdiszciplináris transzfer készségei jelentősen növekszenek, de a tantárgyi érdeklődés alakulásában nincs észrevehető változás. Stabilak maradnak. Ez azzal magyarázható, hogy nem az MPS az egyetlen tényező, amely a tanulók kognitív érdeklődését alakítja.

A szűk tárgyi korlátok által behatárolt kognitív élmény megnehezíti a jól ismert új, szokatlan aspektusban való meglátását, ami egy interdiszciplináris probléma kreatív megoldásához szükséges. Az interdiszciplináris kapcsolatok alapján a kognitív tevékenység első szakaszaiban a tanulók korábban kialakult készségei és érdeklődési köre közötti eltérés utólag kiegyenlítődik, minőségileg új általánosított tartalmi alapon erősödik a képességek és az érdeklődés kapcsolata. Az oktatási kognícióba szisztematikusan beépített MPS pozitívan változtatja a tudás és készségek alkalmazási körét és alkalmazási körét. Hozzájárul mentális fejlődés iskolások és a széles körű kognitív érdeklődés kialakítása, mint a személyiségfejlődés egyik mutatója. Az MPS-en alapuló tevékenységekben stabil függőség keletkezik: kognitív érdeklődési körök szélessége - interdiszciplináris feladatok tudatos felfogása - interdiszciplináris összefüggések ismeretének igénye - kreativitás - szisztematikus gondolkodás képessége - a tanuló kognitív önállósága.

Középiskolások kognitív érdeklődési körének világnézeti orientációjának kialakítása.

Az interdiszciplináris kapcsolatok bevonása a tanulási folyamatba, mint a kognitív érdeklődés ösztönzője, minőségileg átalakítja annak többi ingerét. Ennek oka az a tény, hogy az oktatási folyamat egy olyan rendszer, amelyben minden komponens strukturális és funkcionális kapcsolatban van, és az egyik változása sérti ezeket a kapcsolatokat, és szisztematikus megközelítést tesz szükségessé a teljes folyamat megszervezéséhez. Az óra tartalmában szereplő interdiszciplináris kapcsolatok fokozzák annak újszerűségét, a már ismert anyag megújulását idézik elő, az új és a korábbi ismereteket rendszerré egyesítik.

A kapcsolódó kurzusok összekapcsolása lehetővé teszi, hogy mélyebben behatoljon a tárgyak lényegébe, feltárja például a biológiai folyamatok ok-okozati, fizikai és kémiai összefüggéseit. Ez lehetővé teszi a tudománytörténet, a módszerek és eredmények teljesebb bemutatását. modern tudomány, amelyben a tudás integrálása és a megismerés szisztematikus megközelítése fokozódik. A tanórák ösztönző tartalmát erősítve az interdiszciplináris kapcsolatok is aktiválják az ismeretek elsajátításának folyamatát, ezek folyamatos alkalmazásán alapulnak. Világossá válik az ismeretek gyakorlati szükségessége és hasznossága minden tantárgyban. A tudás iránti igény tudatosítása megbízhatóan erősíti az érdeklődést azok elmélyítése, bővítése iránt. Maga az interdiszciplináris kapcsolatokkal gazdagított, gondolkodási folyamatokat aktiváló megismerési folyamat az iskolások fenntartható "érdeklődésének forrásaként szolgál. Az interdiszciplináris kapcsolatok fokozzák az oktatási anyagok tartalmának általánosító jellegét, ami megváltoztatja a tanítási módszereket.

Az interdiszciplináris kapcsolatok aktiválják az oktatási tevékenységhez kapcsolódó kognitív érdeklődés minden ingerét: problematikus, kutatási, kreativitási elemeket vezetnek be, változatossá teszik az önálló munkavégzés formáit, ösztönzik új készségek elsajátítását. Az MPS az oktatási módszerek átalakításával hatással van a változásra és annak szervezeti formáira. Szükség van az oktatási munka olyan kollektív szervezési formáira, amelyek a legjobban biztosítják az interdiszciplináris problémák megoldását, megteremtve a feltételeket a tanulók tudásának és érdeklődésének megnyilvánulásához más tantárgyakban. Ebben az esetben a siker mindenki számára elérhető.

A tevékenység sikere, mint tudod, a tevékenység és az iránta való érdeklődés legfontosabb ösztönzője. Az oktatási munka kollektív formáiban a résztvevők közötti kapcsolathoz kapcsolódó kognitív érdeklődés ingerei aktívan működnek. oktatási folyamat: érzelmi tónus, bizalom a tanulók kognitív képességeiben, kölcsönös támogatás a tevékenységekben, a verseny elemei, a bátorítás és mások (G. I. Shchukina).

A tanulók kognitív érdeklődésének kialakítása során az interdiszciplináris kapcsolatok (értelmi, működési - tevékenységi, szervezeti - módszertani) sokrétű funkciókat látnak el. Mindenekelőtt serkentik a tanulók érdeklődését az órákon, megtörnek minden más tartalomból, tevékenységekből és kapcsolatokból származó pozitív ingert. Tanulási tevékenységek interdiszciplináris kapcsolatokon alapuló közvetlen érdeklődést vált ki az órák iránt. Szisztematikusan végrehajtva az iskolások stabil kognitív érdeklődésének kialakulásának feltételévé válnak. Az ilyen készségek az interdiszciplináris kapcsolatok kialakítása alapján alakulnak ki, amikor a tanár olyan feladatokat ajánl fel, mint „adj kritikát”, „bizonyíts”, „igazold”, „a következtetést érveld” stb. A megismerés értékelő tényezője serkenti az érdeklődést és az aktivitást hallgatók.

Tehát a sokoldalú interdiszciplináris kapcsolatokra épülő tanítás aktívan formál stabil, széles világnézeti kognitív érdeklődést, ami különösen értékes a középiskolások személyiségének átfogó fejlesztése szempontjából.

A kognitív érdekek ideológiai irányultsága a tanuló állandó vágya, hogy megértse és alátámassza azokat a lényeges összefüggéseket, amelyek megmagyarázzák a „személyiség és társadalom”, „természet és társadalom”, „ember és munka” viszonyt. A kognitív érdekek világnézeti orientációjának kialakítása a következő lépéseket tartalmazza:

1. az érdeklődés és az interdiszciplináris kapcsolatokra támaszkodó vágy ébredése az általános tantárgyi világnézeti elképzelések asszimilációjában problematikus elemek segítségével;
2. a világnézeti elképzelések asszimilációja iránti érdeklődés fejlesztése, bővítése, a kognitív függetlenség kialakítása az interdiszciplináris problémák megoldásában;
3. a világnézeti problémák iránti érdeklődés erősítése és elmélyítése a tanulók folyamatosan fejlődő tevékenysége és önálló tevékenysége során (az alkotómunka és a tanórán kívüli, interdiszciplináris tartalmú munka rendszere).

A középiskolások kognitív önállóságának kialakulása az interdiszciplináris kapcsolatokon alapuló tevékenységekben az egyén világnézetének, értékorientációinak kialakulásával szoros összefüggésben történik, amelyek szabályozzák társadalmi aktivitását.

Az interdiszciplináris kapcsolatok megvalósításának módjai különbözőek lehetnek:

• interdiszciplináris tartalmú kérdések: az iskolások tevékenységének irányítása a korábban más kurzusokban és témákban tanult ismeretek reprodukálására és ezek alkalmazása az új anyagok asszimilációjában.
• olyan interdiszciplináris feladatok, amelyek különböző tantárgyak ismereteinek összekapcsolását igénylik, vagy egy tantárgy anyagából állítják össze, de meghatározott kognitív céllal egy másik tantárgy tanítása során használják fel. Hozzájárulnak a program anyagának mélyebb és tartalmasabb asszimilációjához, a jelenségek közötti ok-okozati összefüggések azonosításához szükséges készségek fejlesztéséhez.
• interdiszciplináris jellegű házi feladatok - reflexiós kérdések feltevése, üzenetek, absztraktok készítése, szemléltetőeszközök készítése, interdiszciplináris jellegű ismereteket igénylő táblázatok, diagramok, keresztrejtvények összeállítása.
• interdiszciplináris szemléltető eszközök - összefoglaló táblázatok, diagramok, diagramok, poszterek. Lehetővé teszik a tanulók számára, hogy vizuálisan lássák a különböző tantárgyakból származó ismeretek összességét, feltárva az interdiszciplináris tartalom kérdéseit.
• kémiai kísérlet - ha tárgya biológiai tárgyak és az azokban előforduló kémiai jelenségek.

Az interdiszciplináris kapcsolatok alkalmazása az oktatási folyamat új szervezési formáinak megjelenését idézte elő: interdiszciplináris kapcsolatokkal rendelkező óra, komplex szeminárium, komplex kirándulás, interdiszciplináris kirándulás stb.

Az interdiszciplináris tartalmú órák a következő típusúak lehetnek: óra-előadás; lecke-szeminárium; lecke-konferencia; lecke-szerepjáték; tanóra-konzultáció stb.

Az interdiszciplináris kapcsolatok szükségessége a tanításban tagadhatatlan. Következetes és szisztematikus megvalósításuk jelentősen növeli az oktatási folyamat eredményességét, formálja a tanulók dialektikus gondolkodásmódját. Emellett az interdiszciplináris kapcsolatok elengedhetetlen didaktikai feltétele a tudományok – köztük a természettudományok – alapjai iránti érdeklődésük fejlődésének.

IRODALOM

1. Danilyuk D.Ya. Tantárgy integrált rendszerként / D.Ya. Danilyuk // Pedagógia. - 1997. - 4. sz. - S. 24 - 28.
2. Ilchenko V. R. A fizika, kémia és biológia kereszteződése. - M.: Felvilágosodás, 1986.
3. Maksimova V. N. Tantárgyközi kommunikáció és a tanulási folyamat javítása. - M.: Felvilágosodás, 1984. -143.
4. Maksimova V. N. Interdiszciplináris kapcsolatok az oktatási folyamatban Gimnázium. - M.: Felvilágosodás, 1986.

Novikova Irina Petrovna
kémia tanár
MOU Sovkhoznaya sosh
Tambov régió

Az ókorban a természettudományokat görögül hívták physis, innen ered az alapvető természettudomány – a fizika – mai neve. A fizikát úgy értelmezték, mint az ember tudását a körülötte lévő világról. Európában a tudományos ismereteket ún természetfilozófia mert egy olyan korszakban alakultak ki, amikor a filozófiát tekintették a fő tudománynak; századi Németországban. Természetfilozófia volt az összes természettudomány elnevezése általában.

A modern világban a természettudomány a következőket jelenti: a) a természet egészének egységes tudománya; b) a természettudományok összessége. Mindenesetre a természettudomány vizsgálatának tárgya a természet, az embert körülvevő világként értve, beleértve magát az embert is.

A természettudományok azok fizika, kémia, biológia, kozmológia, csillagászat, földrajz, geológia, pszichológia (nem teljesen) és az úgynevezett fenéktudományok - asztrofizika, biofizika, biokémia stb. és alkalmazott tudományok - földrajz, geokémia, paleontológia stb.

Kezdetben a természettudomány azzal a feladattal állt szemben, hogy megismerje a környező világot és annak objektív törvényeit. Az ókorban a matematika és a filozófia foglalkozott ezzel, később - a matematika, a kémia és a fizika, majd a tudományos ismeretek szűkebb tudományokra való felosztása után - a felsoroltak közül a felsoroltak közül a felsoroltakkal mind a szűkebbekkel.

Viszonylagosan szólva a természettudomány számos rejtély vagy úgynevezett örök kérdés megfejtésére hivatott: a világ és az ember keletkezéséről, a világ felépítésének szintjeiről, a holtak élővé, ill. , fordítva, az idő irányának vektoráról, az ultrahosszú térben való utazás lehetőségéről stb. Az ismeretek fejlődésének minden szakaszában kiderült, hogy a feladatok csak részben oldódtak meg. És a tudás minden új szakasza közelebb hozta a megoldást, de a problémákat nem tudta megoldani.

A modern természettudományban feladatsoron a természet objektív törvényeinek megismerését és gyakorlati felhasználásának elősegítését értjük az ember érdekében, míg a megszerzett tudás gyakorlati értéke a finanszírozási kérdéseket meghatározó meghatározó tényező: az ígéretes tudományágak jó finanszírozásban részesülnek, a kilátástalanok lassabban fejlődnek a rossz finanszírozás miatt.

2. A természettudományok kapcsolata

A világ minden jelensége összefügg egymással, ezért a természettudományok közötti szoros kapcsolatok természetesek. A környező világ bármely élő és élettelen tárgya leírható matematikailag (méret, tömeg, térfogat, e kategóriák közötti arány), fizikailag (az anyag, folyadék, gáz tulajdonságai, amelyből áll), kémiailag (a vegyi anyag tulajdonságai) a benne lejátszódó folyamatok és a tárgy anyagának reakciói ) stb.

Más szóval, a környező világ tárgyai, akár élők, akár élettelenek, engedelmeskednek ennek a világnak az ember által felfedezett törvényeinek - fizikai, matematikai, kémiai, biológiai stb. Sokáig létezett egy leegyszerűsített Az összetett élő tárgyak és jelenségek szemszögéből ugyanazokat a törvényszerűségeket próbálták alkalmazni, mint az élettelen természetben, hiszen a tudósok csak mechanikai szempontból tudták megérteni és leírni az élő szervezetekben zajló folyamatokat.

Ez egy leegyszerűsített, bár egészen tudományos nézet volt akkoriban; hívjuk őt csökkentés.

A modern tudományos ismeretekben éppen ellenkezőleg, van egy másik megközelítés - holisztikus vagy holisztikus. Az összetett tárgyakban, jelenségekben az ember által ismert összes természeti törvény működik, de nem külön-külön, hanem szintézisben hatnak, ezért nincs értelme őket egymástól elszigetelten vizsgálni. csökkentés megközelítés határozta meg az analitikai módszer alkalmazását, vagyis egy összetett objektum legkisebb komponensekre való felosztását feltételezte, holisztikus magában foglalja egy objektum, mint összes összetevőjének halmazának tanulmányozását, amely az összes létező kapcsolat sokkal összetettebb szintjén történő tanulmányozást igényel. Kiderült, hogy még az élettelen anyag tanulmányozásához sem elég a fizika és a kémia ismert törvényeire hagyatkozni, hanem új elméleteket kell alkotni, amelyek új nézőpontból vizsgálják az ilyen objektumokat. Az ismert törvények ennek eredményeként nem kerültek hatályon kívül helyezésére, az új elméletek új távlatokat nyitottak a tudásban, és hozzájárultak a természettudományok új ágainak (például a kvantumfizika) megszületéséhez.

3. A természettudományok felosztása alapvető és alkalmazott tudományokra

A természettudományok alapvetőre és alkalmazottra oszthatók. Alkalmazott tudomány megoldanak egy bizonyos társadalmi rendet, vagyis létezésük egy olyan feladat teljesítésére irányul a társadalom részéről, amelyre fejlődésének adott szakaszában igény van. Alapvető tudományok semmilyen parancsot nem teljesítenek, a világról való tudás megszerzésével vannak elfoglalva, hiszen az ilyen ismeretek megszerzése közvetlen kötelességük.

Alapvetőnek nevezik őket, mert ezek képezik az alkalmazott tudományok és a tudományos és műszaki kutatások (vagy technológiák) alapját. A társadalomban ahhoz alapkutatás mindig van szkeptikus hozzáállás, és ez érthető is: nem azonnal hozzák meg a szükséges hozamot, hiszen megelőzik a társadalomban létező alkalmazott tudományok fejlődését, és ez a „hasznosság” késése általában évtizedekben fejeződik ki, ill. néha évszázadokig. Kepler felfedezése a kozmikus testek keringési pályája és tömegük kapcsolatának törvényszerűségére nem hozott semmi hasznot a modern tudomány számára, de a csillagászat, majd az űrkutatás fejlődésével aktuálissá vált.

Az alapvető felfedezések idővel új tudományok vagy meglévő tudományágak létrehozásának alapjává válnak, és hozzájárulnak tudományos és technológiai haladás emberiség. Az alkalmazott tudományok szorosan kapcsolódnak az ilyen ismeretek fejlődéséhez, az új technológiák gyors fejlődését okozzák.

A szűk értelemben vett technológiák alatt a termelési folyamatok lebonyolításának módszereiről és eszközeiről, valamint magukról a technológiai folyamatokról szóló ismeretek összességét szokás érteni, amelyekben a feldolgozott tárgy minőségi változása következik be; tág értelemben a társadalom által kitűzött célok elérésének módszerei, amelyeket a tudás állapota és a társadalmi hatékonyság határozza meg.

A mindennapi életben a technológiák alatt technikai eszközöket értünk (a szó még szűkebb értelmében). De bármilyen értelemben a technológia mögött az alkalmazott tudományok állnak, az alkalmazott tudományok mögött pedig az alaptudományok állnak. És fel lehet építeni egy háromszintű összefüggésrendszert: az alaptudományok fogják elfoglalni a parancsoló magasságokat, az alkalmazott tudományok egy emelettel lejjebb emelkednek, a tudományok nélkül nem létező technológiák pedig alul.

4. Természettudomány és humanitárius kultúra

A világ eredeti ismereteit nem osztották fel természettudományra és művészetre, Görögországban a természetfilozófia komplexen vizsgálta a világot, anélkül, hogy az anyagiakat a szellemitől, vagy a lelkit az anyagitól elválasztotta volna. Ez a tudás két részre bontásának folyamata a középkori Európában kezdődött (ha lassan is), és csúcspontját a modern idők korában érte el, amikor a társadalmi forradalmak ipari forradalmakhoz vezetett, és megnőtt a tudományos tudás értéke, hiszen csak az járult hozzá a haladáshoz.

A szellemi kultúra (művészet, irodalom, vallás, erkölcs, mitológia) nem tudott hozzájárulni az anyagi fejlődéshez. A technológiai finanszírozókat ez nem érdekelte. A másik ok az volt, hogy a humanitárius kultúra vallással telített volt, és nem segítette (inkább akadályozta) a természettudományi ismeretek fejlődését. A gyorsan fejlődő természettudományok nagyon gyorsan elkezdtek egyre több új ágat elszigetelni magukban, önálló tudományokká váltak. A filozófia volt az egyetlen kötelék, amely megakadályozta őket abban, hogy elszigetelt és önálló tudományokká váljanak szét.

A filozófia definíció szerint a humán tudományok tudománya volt, de a természettudományok alapja. Az idő múlásával a tudományokban egyre kevesebb volt a filozófia és egyre több a számítás és az alkalmazott elem. Ha a középkorban az univerzum törvényeit globális céllal tanulmányozták - megismerni az Istentől az embereknek adott világrendet, hogy az embert életre javítsa egy Isten által épített világban, akkor késői idő a humanitárius komponens elhagyta a természettudományokat, a „tiszta” tudás kinyerésével és a „tiszta” törvények felfedezésével foglalkoztak, két alapelv alapján: válaszolni a „hogyan működik” kérdésre, és tanácsot adni „hogyan használjuk”. az emberiség fejlődéséért."

Az emberiség gondolkodó részét bölcsészekre és tudósokra osztották. A tudósok kezdték megvetni a bölcsészettudományokat, mert képtelenek használni a matematikai apparátust, a humanisták pedig "krackereknek" kezdték tekinteni a tudósokat, akikben már nem maradt semmi emberi. A folyamat a 20. század második felében érte el csúcspontját. Ekkor azonban világossá vált, hogy az emberiség ökológiai válságba került, és a humanitárius tudás elengedhetetlen eleme a természettudományok normális működésének.

5. A természettudományos természetismeret szakaszai

A tudományos ismeretek fejlődésének története hosszú és összetett folyamat, amely feltételesen több szakaszra osztható.

Első lépés közötti időszakot takarja a természetfilozófia születése egészen a 15. századig. Ebben az időszakban a tudományos ismeretek szinkretikusan, azaz differenciálatlanul fejlődtek. A természetfilozófia a világ egészét képviselte, a filozófia a tudományok királynője volt. A természetfilozófia fő módszerei a megfigyelés és a sejtés voltak. Fokozatosan, a 13. század táján a természetfilozófiából kezdtek kirajzolódni a nagyon speciális tudásterületek – matematika, fizika, kémia stb. A 15. századra. ezek a tudásterületek meghatározott tudományokban formálódtak.

Második fázis - a 15-18. századtól. A tudományok módszereiben előtérbe került az elemzés, a világ egyre kisebb részekre való felosztására és tanulmányozására tett kísérlet. A kor fő problémája a primitív káoszból felépülő világ ontológiai alapjainak keresése volt. A világ egyre finomabb részekre osztása a természetfilozófiának külön tudományokra való finomabb felosztását is okozta, azok pedig még kisebb tudományokra. (Egyetlen filozófiai alkímiából alakult ki a kémia tudománya, amely aztán szétvált szervetlenre és szervesre, fizikaira és analitikaira stb.)

A második szakaszban a tudomány új módszere jelent meg - kísérlet. A tudás megszerzése elsősorban empirikusan, azaz kísérleti úton történt. De a figyelem nem a jelenségekre, hanem a tárgyakra (objektumokra) irányult, amelyek miatt a természetet statikusan észlelték, és nem változásban.

Harmadik szakasz századot fedi le a XIX-XX. Ez a tudományos ismeretek gyors növekedésének, a gyors és rövid tudományos fejlődésnek az időszaka volt. Ebben az időszakban az emberiség több tudást kapott, mint a tudomány létezésének teljes története során. Ezt az időszakot általában szintetikusnak nevezik, mivel ennek az időnek a fő elve az szintézis.

A 20. század végétől a tudomány továbblépett integrál-differenciális szakasz . Ez magyarázza az univerzális elméletek megjelenését, amelyek a különféle tudományok adatait egy nagyon erős humanitárius komponenssel kombinálják. A fő módszer az szintézis és kísérlet kombinációja.

6. Tudományos világkép kialakítása

A tudományos világszemlélet, akárcsak maga a tudomány, több fejlődési szakaszon ment keresztül. Eleinte dominált mechanikus világkép, a szabálytól vezérelve: ha a világon vannak fizikai törvények, akkor a világ bármely tárgyára és bármely jelenségére alkalmazhatók. Ebben a világképben nem történhetett véletlen, a világ szilárdan kiállt a klasszikus mechanika alapelvei mellett, és engedelmeskedett a klasszikus mechanika törvényeinek.

A mechanisztikus világszemlélet a vallásos tudat jelenlétének korában formálódott ki magukban a tudósokban is: Istenben találták meg a világ alapját, a mechanika törvényeit a Teremtő törvényeiként fogták fel, a világot tekintették. csak makrokozmoszként, mozgásként - mechanikai mozgásként minden mechanikai folyamat a komplex determinizmus elvének köszönhető, amely a tudományban bármely mechanikai rendszer állapotának pontos és egyértelmű meghatározásaként értendő.

A világ képe abban a korszakban tökéletes és precíz mechanizmusnak tűnt, mint egy óra. Ebben a világképben nem volt szabad akarat, volt sors, nem volt választási szabadság, determinizmus volt. Laplace világa volt.

Ez a világkép megváltozott elektromágneses, amely nem a makrokozmoszra, hanem az ember által éppen felfedezett mezők - mágneses, elektromos, gravitációs - terére és tulajdonságaira épült. Maxwell és Faraday világa volt. Lecserélték kép a kvantumvilágról, aki a legkisebb összetevőket - a fénysebességhez közeli részecskesebességű mikrovilágot és az óriási űrobjektumokat - a hatalmas tömegű megavilágnak tekintette. Ez a kép engedelmeskedett a relativisztikus elméletnek. Ez Einstein, Heisenberg, Bohr világa volt. A 20. század végétől megjelent a világ modern képe - információs, szinergikus, amely önszerveződő rendszerek (élő és élettelen természet egyaránt) és valószínűségszámítás alapján épül fel. Ez Stephen Hawking és Bill Gates világa, a tér redőinek világa és mesterséges intelligencia. A technológia és az információ ezen a világon minden.

7. Globális természettudományi forradalmak

A természettudomány fejlődésének sajátossága, hogy hosszú ideig a természetfilozófia keretein belül fejlődött, majd éles forradalmi változásokon keresztül fejlődött ki - természettudományi forradalmak. A következő jellemzők jellemzik őket: 1) a haladást akadályozó régi elképzelések leleplezése és elvetése; 2) javulás műszaki bázis a világról szóló ismeretek gyors bővülésével és új ötletek megjelenésével; 3) új elméletek, fogalmak, alapelvek, tudománytörvények megjelenése (melyek magyarázatot adhatnak a régi elméletek szempontjából megmagyarázhatatlan tényekre) és gyors felismerése alapvetőnek. Forradalmi következmények lehetnek mind egy tudós tevékenysége, mind pedig egy tudóscsoport vagy az egész társadalom tevékenysége.

A természettudományi forradalmak utalhatnak az egyikre három fajta:

1) globális- nem egy konkrét jelenséget vagy tudásterületet érintenek, hanem a világ egészéről alkotott összes tudásunkat, új tudományágakat vagy új tudományokat képezve, és néha teljesen megfordítva a társadalom elképzelését a világ struktúrájáról. világ és másfajta gondolkodásmód és egyéb iránymutatások kialakítása;

2) helyi- egy tudásterületet, egy fundamentális tudományt érintenek, ahol az alapgondolat gyökeresen megváltozik, fenekestül felforgatva ennek az iparágnak az alapismereteit, ugyanakkor nem érinti nemcsak az alapokat, hanem a szomszédos szakterület tényeit sem. tudás (például Darwin elmélete eltörölte a biológia axiómáját az élőlényfajták megváltoztathatatlanságáról, de a fizikát, a kémiát vagy a matematikát semmilyen módon nem érintette);

3) magán- egyéni életképtelen, de valamilyen tudásterületen elterjedt elméletekhez, koncepciókhoz viszonyulnak - a tények nyomására összeomlanak, de megmaradnak és termékenyen fejlődnek a régi elméletek, amelyek nem ütköznek új tényekkel. Új ötletekből nem csak új elmélet hanem egy új tudományág is. A benne lévő alapgondolat nem utasítja el a régi megalapozott elméleteket, hanem olyan forradalmiat hoz létre, amely nem kap helyet a régiek mellett, és egy új tudományos ág alapja lesz.

8. Kozmológia és természettudományi forradalmak

A régi világkép lerombolása a természettudományban mindig is szorosan összefüggött a kozmológiai és csillagászati ​​ismeretekkel. A világ és benne az ember eredetének kérdéseivel foglalkozó kozmológia létező mítoszokon és mítoszokon alapult. vallásos hiedelmek emberek. Világnézetükben az égbolt vezető helyet foglalt el, mivel minden vallás az istenek lakóhelyének nyilvánította, és a látható csillagokat ezen istenek inkarnációinak tekintették. A kozmológia és a csillagászat továbbra is szorosan összefügg, bár a tudományos ismeretek megszabadultak az istenektől, és nem tekintették többé az űrt élőhelyüknek.

Az első emberi kozmológiai rendszer az volt topocentrikus, vagyis a települést tekintve az élet fő keletkezési helyének, ahol megszületett a mítosz az élet eredetéről, az emberről és valamilyen helyi istenről. A topocentrikus rendszer az élet eredetének központját a bolygóra helyezte. A világ lapos volt.

A kulturális és kereskedelmi kapcsolatok bővülésével túl sok hely és isten volt ahhoz, hogy egy topocentrikus rendszer létezzen. Megjelent földközpontú rendszer (Anaximandrosz, Arisztotelész és Ptolemaiosz), amely az élet keletkezésének kérdését globális, bolygókötetben vizsgálta, és a Földet helyezte az ember által ismert bolygórendszer középpontjába. Ennek eredményeként Arisztotelészi forradalom a világ gömbölyűvé vált, és a nap a Föld körül keringett.

Geocentrikus cserélve heliocentrikus egy rendszer, amelyben a Földet a többi bolygó között rendes helyre jelölték ki, és a középpontban található Napot az élet forrásának nyilvánították Naprendszer. Ez volt Kopernikuszi forradalom. Kopernikusz gondolatai hozzájárultak a vallás dogmatizmusától való megszabaduláshoz és a tudomány modern formájában való megjelenéséhez (klasszikus mechanika, Kepler, Galilei, Newton tudományos munkái).

Kopernikusz kortársa, J. Bruno olyan ötletet terjesztett elő, amelyet az ő idejében nem értékeltek policentrizmus- vagyis a világok sokasága. Néhány évszázaddal később ez a gondolat Einstein és a relativisztikus elmélet (a relativitáselmélet) munkáiban testesült meg, megjelent a homogén és izotróp Univerzum kozmológiai modellje és a kvantumfizika.

A világ egy új globális természettudományi forradalom küszöbén áll, meg kell születnie egy elméletnek, amely összekapcsolja az általános relativitáselméletet az anyag szerkezetével.

9. A tudományos ismeretek szintjei

A modern természettudomány a tudományos ismeretek két szintjén működik - empirikus és elméleti.

Az empirikus tudásszint azt jelenti tényanyag kísérleti beszerzése. Az empirikus ismeretek szenzoros-vizuális módszereket és megismerési módszereket (rendszeres megfigyelés, összehasonlítás, analógia stb.) tartalmaznak, amelyek nagyon sok feldolgozást és rendszerezést (általánosítást) igénylő tényt hoznak. Az empirikus tudás szakaszában a tényeket rögzítik, részletesen leírják és rendszerezik. A tények megállapítása érdekében kísérleteket végeznek rögzítő műszerekkel.

Bár a megfigyelés magában foglalja az ember öt érzékszervének használatát, a tudósok nem bíznak az ember közvetlen érzéseiben és érzéseiben, és a pontosság érdekében olyan eszközöket használnak, amelyek nem képesek hibázni. De az ember továbbra is megfigyelőként van jelen, az empirikus szint objektivitása nem képes kikapcsolni a szubjektív tényezőt - a megfigyelőt. A kísérleteket az adatok ellenőrzésének és újraellenőrzésének módszerei jellemzik.

Az elméleti tudásszint azt jelenti empirikus eredmények feldolgozása és az adatok magyarázatára alkalmas elméletek létrehozása. Ezen a szinten történik a tudósok által felfedezett törvényszerűségek és törvényszerűségek megfogalmazása, és nem csak egyes jelenségek vagy tárgyak sorozatainak vagy eltérő tulajdonságainak ismétlése. A tudós feladata, hogy az empirikusan nyert anyagban mintákat találjon, megmagyarázzon és tudományosan alátámassza, és ennek alapján világos és harmonikus világrendet alkosson. Az elméleti tudásszintnek két fajtája van: absztrakt alapvető elméletek (a létező valóságtól eltekintve) és a gyakorlati tudás meghatározott területeire irányuló elméletek.

Az empirikus és az elméleti tudás összefügg egymással, és egyik sem létezik a másik nélkül: a kísérletek a meglévő elméletek alapján történnek; elméletek épülnek fel a kapott kísérleti anyag alapján. Ha nem felel meg a meglévő elméleteknek, akkor vagy pontatlan, vagy új elméletet kell alkotni.

10. Általános tudományos megismerési módszerek: elemzés, szintézis, általánosítás, absztrakció, indukció, dedukció

A megismerés általános tudományos módszerei közé tartozik az elemzés, szintézis, általánosítás, absztrakció, indukció, dedukció, analógia, modellezés, történeti módszer, osztályozás.

Elemzés- egy tárgy mentális vagy valós szétbontása a legkisebb részekre. Szintézis - az elemzés eredményeként vizsgált elemek egységes egésszé egyesítése. Az elemzést és a szintézist kiegészítő módszerként használják. Ennek a megismerési módnak a középpontjában az a vágy áll, hogy szétszedjünk valamit, hogy megértsük, miért és hogyan működik, és újra összerakjuk, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy pontosan azért működik, mert tanulmányozott szerkezettel rendelkezik.

Általánosítás- a gondolkodás folyamata, amely az egyénből az egészbe, az egyediből az általánosba való átmenetből áll (a formális logika alapelvei szerint: Kai ember, minden ember halandó, Kai halandó).

Absztrakció - a gondolkodás folyamata, amely abból áll, hogy bizonyos változtatásokat adunk hozzá a vizsgált objektumhoz, vagy kizárjuk a tárgy néhány olyan tulajdonságát, amelyek nem tekinthetők lényegesnek. Az absztrakciók olyan dolgok, mint

(a fizikában) olyan anyagi pont, amelynek van tömege, de nincs más tulajdonsága, végtelen egyenes (matematikában) stb. Indukció- a gondolkodás folyamata, amely abból áll, hogy számos konkrét egyedi tény megfigyeléséből általános álláspontra jutunk. Az indukció lehet teljes vagy nem teljes. Teljes indukció biztosítja az objektumok teljes halmazának megfigyelését, amelyből általános következtetések következnek, de a kísérletekben ezt használják hiányos indukció, amely az objektumok egy részének vizsgálata alapján következtetést von le a tárgyak összességére. A hiányos indukció feltételezi, hogy a kísérlet zárójeléből kivett hasonló objektumok ugyanazokkal a tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a vizsgáltak, és ez lehetővé teszi a kísérleti adatok felhasználását elméleti igazolásként. A nem teljes indukciót nevezzük tudományos. Levonás- a gondolkodás folyamata, amely az általánostól a konkrétig történő analitikus érvelésből áll. A levezetés általánosításon alapul, de néhány kezdeti, vitathatatlannak ítélt általános rendelkezésből egy konkrét esetre történik, hogy valóban helyes következtetést lehessen levonni. A deduktív módszert leginkább a matematikában használják.

Az egész sokszínű világ körülöttünk ügy amely két formában jelenik meg: anyagok és mezők. Anyag saját tömegű részecskékből áll. Terület- az anyag létformája, amelyet az energia jellemez.

Az anyag tulajdonsága az mozgás. Az anyagmozgás formáit különféle természettudományok vizsgálják: fizika, kémia, biológia stb.

Nem szabad azt feltételezni, hogy egyrészt a tudományok, másrészt az anyag mozgási formái között egyértelmű szoros összefüggés van. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy az anyagnak általában nincs olyan mozgási formája, amely tiszta formájában, más formáitól elkülönülten létezne. Mindez a tudományok osztályozásának nehézségét hangsúlyozza.

x imyu az anyagmozgások kémiai formáját vizsgáló tudományként határozható meg, amely alatt az anyagok minőségi változását értjük: A kémia az anyagok szerkezetét, tulajdonságait, átalakulásait vizsgálja.

NAK NEK kémiai jelenségek Olyan jelenségekre utal, amelyek során az egyik anyag egy másikká alakul. A kémiai jelenségeket más néven kémiai reakciók. A fizikai jelenségeket nem kíséri az egyik anyag átalakulása a másikba.

Minden tudomány középpontjában a korábbi hiedelmek, alapvető filozófiák és a valóság természetére és az emberi tudásra vonatkozó válaszok állnak. Az adott tudományos közösség tagjai által megosztott hiedelmek, értékek ezen halmazát paradigmának nevezzük.

A modern kémia fő paradigmái:

1. Az anyag atomi és molekuláris szerkezete

2. Az anyag megmaradásának törvénye

3. A kémiai kötés elektronikus jellege

4. Egyértelmű kapcsolat az anyag szerkezete és kémiai tulajdonságai között (periodikus törvény)

A kémia, fizika, biológia csak első pillantásra tűnhet egymástól távol eső tudományoknak. Bár a fizikus, a kémikus és a biológus laboratóriuma nagyon eltérő, ezek a kutatók mindegyike természeti (természetes) objektumokkal foglalkozik. Ez különbözteti meg a természettudományokat a matematikától, a történelemtől, a közgazdaságtantól és sok más olyan tudománytól, amely azt vizsgálja, amit nem a természet, hanem elsősorban maga az ember teremtett.

Az ökológia közel áll a természettudományokhoz. Nem szabad azt gondolni, hogy az ökológia „jó” kémia, ellentétben a klasszikus „rossz” kémiával, amely szennyezi a környezetet. Nincs „rossz” kémia vagy „rossz” magfizika – van tudományos és technológiai haladás vagy annak hiánya valamely tevékenységi területen. Az ökológus feladata a természettudományok új vívmányainak felhasználása annak érdekében, hogy az élőlények élőhelyének megzavarásának kockázatát a lehető legnagyobb haszonnal minimalizálja. A "kockázat-haszon" egyensúlyt az ökológusok tanulmányozzák.

A természettudományok között nincsenek szigorú határok. Például egykor a vegyészek feladatának tekintették az új típusú atomok tulajdonságainak felfedezését és tanulmányozását. Kiderült azonban, hogy a jelenleg ismert atomtípusok közül néhányat kémikusok, másokat fizikusok fedeztek fel. Ez csak egy példa a sok közül a fizika és a kémia közötti „nyílt határokra”.

Az élet kémiai átalakulások összetett láncolata. Minden élő szervezet felszívja környezet egyes anyagokat, másokat pedig felszabadít. Ez azt jelenti, hogy egy komoly biológus (botanikus, zoológus, orvos) nem nélkülözheti a kémia ismereteit.

Később látni fogjuk, hogy a fizikai és kémiai átalakulások között nincs abszolút pontos határ. A természet egy, ezért mindig emlékeznünk kell arra, hogy lehetetlen megérteni a minket körülvevő világ felépítését, ha csak az emberi tudás egyik területébe nyúlunk bele.

A "kémia" tudományágat interdiszciplináris kapcsolatok kötik más természettudományi tudományágakhoz: az előzőekhez - a matematikával, a fizikával, a biológiával, a geológiával és más tudományágakkal.

A modern kémia számos tudomány elágazó rendszere: szervetlen, szerves, fizikai, analitikai kémia, elektrokémia, biokémia, amelyeket a hallgatók a következő kurzusokon sajátítanak el.

A kémia tárgykörének ismerete szükséges más általános tudományok és speciális tudományágak sikeres tanulmányozásához.

1.2.1. ábra - A kémia helye a természettudományok rendszerében

A kutatási módszerek, elsősorban a kísérleti technológia fejlesztése a tudomány egyre szűkebb területekre való felosztásához vezetett. Ennek eredményeként a mennyiség és a „minőség”, i.e. nőtt az információk megbízhatósága. Új problémákat vet fel azonban az, hogy egy személy nem rendelkezhet teljes tudással még a kapcsolódó tudományterületekről is. Hogyan be katonai stratégia a védelem és a támadás leggyengébb pontjai a frontok találkozási pontjain találhatók, a tudományban a legkevésbé fejlettek azok, amelyeket nem lehet egyértelműen besorolni. Többek között kiemelhető a „tudományok csomópontja” területein dolgozó tudósok megfelelő képesítési szint (akadémiai fokozat) megszerzésének nehézsége is. De itt születnek korunk fő felfedezései is.

Az ember sikere a túlélés kicsi és nagy problémáinak megoldásában nagyrészt a kémia fejlődésének köszönhető. Az emberi valóság számos ágának sikere, mint például az energiaipar, a kohászat, a gépipar, a könnyű- és élelmiszeripar és mások, nagymértékben függ a kémia állapotától és fejlettségétől. A kémia nagy jelentőséggel bír a mezőgazdasági termelés, a gyógyszeripar sikeres működése, az emberi élet biztosítása szempontjából. A vegyipar több tízezer terméknevet gyárt, amelyek közül sok technológiai és gazdasági jellemzőit tekintve sikeresen felveszi a versenyt a hagyományos anyagokkal, néhány pedig paramétereiben egyedülálló. A kémia előre meghatározott tulajdonságokkal rendelkező anyagokat biztosít, beleértve azokat is, amelyek a természetben nem fordulnak elő.

A kémia nemcsak számos szükséges termék és anyag előállítását biztosítja. Számos iparágban széles körben alkalmazzák az ilyen vegyi feldolgozási módszereket: fehérítést, festést, nyomtatást, ami a minőségjavító folyamatok felerősödéséhez vezetett.

A vegyszerezés lehetővé tette az ember számára, hogy számos műszaki, gazdasági és társadalmi problémát megoldjon, de ennek a folyamatnak a mértéke a környezet minden összetevőjét érintette: a földet, a légkört, a világóceán vizét - bekerült az anyagok természetes körforgásába. Ennek eredményeként a bolygó természetes folyamatainak egyensúlya megbomlott, a vegyszerezés észrevehetően befolyásolta magának az embernek az egészségét. Ebben a tekintetben az ökológiai tudomány önálló ága keletkezett - a kémiai ökológia.

A modern kémia alapjai

A kémia alapvető alapjai a kvantummechanika, az atomfizika, a termodinamika, a statikus fizika és a fizikai kinetika voltak. Az elméleti kémia a fizika alapján épül fel. Kémiai szinten nagyon sok olyan részecskével van dolgunk, amelyek részt vesznek az elektroncsere kvantummechanikai folyamataiban (kémiai reakciók).

A kémia alapfogalma – a vegyérték – a kvantummechanikai kölcsönhatások makroszkopikus, kémiai visszatükröződése.

A modern kémia fejlődése, alapfogalmai nemcsak a fizikával, hanem más természettudományokkal, különösen a biológiával is szorosan összefüggenek.

A kémia fejlődésének modern szakasza az élő természet kémiájának elveinek használatához kapcsolódik.

A "kémiai elem" és a "kémiai vegyület" fogalma a modernitás szemszögéből

A kémiai elem egy anyag "tégla". Periodikus törvény D.I. Mengyelejev megfogalmazta a kémiai elemek tulajdonságainak az atomtömegtől való függőségét, az elem jele a periódusos rendszerben elfoglalt helye volt, amelyet az atomtömeg határoz meg. A fizika segített kialakítani egy elképzelést az atomról, mint összetett kvantummechanikai rendszerről, feltárta a periodikus törvény jelentését az összes elem elektronikus pályájának szerkezetén alapulóan.

A kémiai elem modern definíciója az azonos magtöltésű atomok fajtája, azaz. izotópkészlet.

A kémiai vegyület pedig olyan anyag, amelynek atomjai a kémiai kötések következtében molekulákká, makromolekulákká, egykristályokká vagy más kvantummechanikai rendszerekké egyesülnek, i.e. a lényeg az atomokat molekulákká összekötő erők fizikai természete volt, a vegyértékelektronok hullámtulajdonságai miatt.

A kémiai folyamatok tana

A kémiai folyamatok doktrínája a fizika, a kémia és a biológia mélyen áthatoló területe. Ez a doktrína a kémiai termodinamikán és kinetikán alapul, amelyek egyaránt vonatkoznak a kémiára és a fizikára.

A vizsgálat tárgya a kémiai reakciók előfordulásának feltételei, például olyan tényezők, mint a hőmérséklet, nyomás stb.

A biológiai tudomány által vizsgált élő sejt egy mikroszkopikus méretű kémiai reaktor, amelyben a kémia által vizsgált átalakulások mennek végbe.

E folyamatok tanulmányozásával a modern kémia átveszi az élő természettől az új anyagok és anyagok megszerzéséhez szükséges tapasztalatokat.

Az élőlények kémiájának alapja a katalitikus kémiai reakciók.

A legtöbb modern kémiai technológiát katalizátorok segítségével hajtják végre - olyan anyagok, amelyek növelik a reakció sebességét anélkül, hogy elfogynának benne.

A modern kémiában egy olyan irányt alakítottak ki, amelynek elve a reagens energiaaktiválása (azaz kívülről történő energiaellátás) az eredeti kötések teljes felszakadásának állapotáig. Ez szélsőséges állapotok kémiája, magas hőmérséklet, nagy nyomás, nagy mennyiségű kvantumenergiával rendelkező sugárzás felhasználásával.

Például a plazmakémia - a reagensek plazmaállapotán alapuló kémia, aelion technológiák - a folyamataktiválást irányított elektron- vagy ionsugárral érik el.

A kísérleti állapotok kémiáján alapuló technológia hatékonysága igen magas. Jellemzőjük az energiatakarékosság, a nagy termelékenység, a magas automatizálás és a könnyű folyamatvezérlés, valamint a kis feldolgozó üzem mérete.

A kémia mint tudomány szorosan összefügg a kémiával mint produkcióval. A modern kémia fő célja, amely köré minden kutatómunka épül, az anyagok tulajdonságainak genezisének (eredetének) vizsgálata, és ennek alapján módszerek kidolgozása előre meghatározott tulajdonságokkal rendelkező anyagok előállítására.

Az interdiszciplináris kapcsolatok szükségessége a tanításban tagadhatatlan. Következetes és szisztematikus megvalósításuk jelentősen növeli az oktatási folyamat eredményességét, formálja a tanulók dialektikus gondolkodásmódját. Emellett az interdiszciplináris kapcsolatok elengedhetetlen didaktikai feltétele annak, hogy kialakuljon a tanulók érdeklődése a tudományok – így a természettudományok – alapjaival kapcsolatos ismeretek iránt.

Ezt mutatta ki a fizika, kémia és biológia órák elemzése: a legtöbb esetben a tanárok az interdiszciplináris kapcsolatok (ILC) töredékes bevonására korlátozódnak. Más szóval, csak a kapcsolódó témák tényeire, jelenségeire vagy mintáira hasonlítanak.

A tanárok ritkán vonják be a hallgatókat az interdiszciplináris ismeretek és készségek alkalmazására irányuló önálló munkába a programanyag tanulmányozása során, valamint a korábban megszerzett ismeretek új helyzetbe való önálló átvitelének folyamatába. Ennek az a következménye, hogy a gyerekek képtelenek a kapcsolódó tantárgyakból származó ismeretek átadását, szintézisét elvégezni. Az oktatásban nincs folytonosság. A biológiatanárok tehát folyamatosan „előreszaladnak”, bevezetik a tanulókat az élő szervezetekben végbemenő különféle fizikai és kémiai folyamatokba, anélkül, hogy fizikai és kémiai fogalmakra támaszkodnának, ami kevéssé teszi a biológiai ismeretek tudatos elsajátítását.

A tankönyvek általános elemzése arra enged következtetni, hogy számos tény és fogalom szerepel bennük a különböző tudományterületeken ismételten, és ezek ismételt bemutatása gyakorlatilag keveset ad hozzá a tanulók tudásához. Ráadásul gyakran ugyanazt a fogalmat különböző szerzők eltérően értelmezik, ami megnehezíti asszimilációjuk folyamatát. A tankönyvek gyakran olyan kifejezéseket használnak, amelyeket kevéssé ismernek a tanulók, és kevés az interdiszciplináris jellegű feladat. Sok szerző szinte meg sem említi, hogy bizonyos jelenségeket, fogalmakat már tanulmányoztak a kapcsolódó tárgyak kurzusaiban, nem utal arra, hogy ezeket a fogalmakat egy másik tárgy tanulmányozása során részletesebben is figyelembe vennék. A természettudományok jelenlegi programjainak elemzése arra enged következtetni, hogy az interdiszciplináris kapcsolatok nem kapnak kellő figyelmet. Csak a 10-11. osztályos általános biológia szakokon (V.B. Zakharov); Az „Ember” (V.I. Sivoglazov) speciális szakaszai „Intersubject communications” (Szubjektumközi kommunikáció) találhatók, amelyek a biológiai fogalmak kialakulásának alapját képező fizikai és kémiai fogalmakat, törvényeket és elméleteket mutatják be. A fizika és kémia tantervekben nincsenek ilyen részek, a tanároknak maguknak kell beállítaniuk a szükséges MPS-t. Ez pedig nehéz feladat - a kapcsolódó tantárgyak anyagának összehangolása oly módon, hogy biztosítva legyen az egység a fogalmak értelmezésében.

Sokkal gyakrabban és hatékonyabban lehetne fizika, kémia és biológia interdiszciplináris kapcsolatokat kialakítani. Molekuláris szinten lezajló folyamatok tanulmányozása csak akkor lehetséges, ha a molekuláris biofizika, biokémia, biológiai termodinamika, a kibernetika egymást kiegészítő elemei ismeretei vannak. Ezek az információk a fizika és a kémia tantárgyakban szétszórtan jelennek meg, de csak a biológia tantárgyakban válik lehetővé, hogy interdiszciplináris kapcsolatok segítségével a tanulók számára nehéz kérdéseket is figyelembe vegyünk. Ezenkívül lehetővé válik a természetes diszciplínák körforgásában közös fogalmak kidolgozása, mint az anyag, kölcsönhatás, energia, diszkrétség stb.

A citológia alapjainak tanulmányozása során interdiszciplináris kapcsolatok jönnek létre a biofizika, a biokémia és a biokibernetika tudáselemeivel. Így például egy cellát ábrázolhatunk mechanikai rendszerként, és ebben az esetben a mechanikai paramétereit vesszük figyelembe: sűrűséget, rugalmasságot, viszkozitást stb. A sejt fizikai-kémiai jellemzői lehetővé teszik, hogy diszpergált rendszernek tekintsük. elektrolitkészlet, féligáteresztő membránok. Az "ilyen képek" kombinálása nélkül aligha lehetséges a sejtről mint összetett biológiai rendszerről alkotni. A "Genetika és tenyésztés alapjai" részben az MPS a szerves kémia (fehérjék, nukleinsavak) és a fizika (a molekuláris-kinetikai elmélet alapjai, az elektromos töltés diszkrétsége stb.) között helyezkedik el.

A tanárnak előre meg kell terveznie a biológia korábbi és jövőbeli kapcsolatainak a fizika megfelelő ágaival való megvalósításának lehetőségét. A mechanikai információk (a szövetek tulajdonságai, mozgás, az erek és a szív rugalmassági tulajdonságai stb.) lehetővé teszik az élettani folyamatok figyelembevételét; a bioszféra elektromágneses mezőjéről – az élőlények élettani funkcióinak magyarázatára. A biokémia számos kérdése ugyanolyan fontosságú. A komplex biológiai rendszerek (biogeocenózisok, bioszféra) tanulmányozása összefügg az egyének közötti információcsere módozatairól (kémiai, optikai, hangi) vonatkozó ismeretek megszerzésének igényével, de ehhez ismét szükség van a fizikai, ill. kémia.

Az interdiszciplináris kapcsolatok alkalmazása a kémiatanár egyik legnehezebb módszertani feladata. Más tantárgyak programjainak, tankönyveinek tartalmi ismeretét igényli. Az interdiszciplináris kapcsolatok megvalósítása a tanítási gyakorlatban a kémiatanár más tantárgyak tanáraival való együttműködését jelenti.

Kémia tanár fejlődik egyéni terv interdiszciplináris kapcsolatok megvalósítása a kémia során. A tanár kreatív munkájának módszere ebben a tekintetben a következő szakaszokon megy keresztül:

• 1. A kémia szak, annak „Tárgyközi kommunikáció” szakaszának, egyéb tantárgyak programjainak és tankönyveinek, kiegészítő tudományos, ismeretterjesztő és módszertani irodalom tanulmányozása;
• 2. Interdiszciplináris kapcsolatok óratervezése tanfolyami és tematikus tervek segítségével;
• 3. Az interdiszciplináris kapcsolatok megvalósításának eszközei és módszerei a konkrét tanórákon (interdiszciplináris kognitív feladatok megfogalmazása, házi feladat, a tanulók számára kiegészítő irodalom kiválasztása, egyéb tantárgyakból a szükséges tankönyvek és szemléltetőeszközök elkészítése, felhasználásukra vonatkozó módszertani módszerek kidolgozása);
• 4. Módszertan kidolgozása komplex oktatásszervezési formák (interdiszciplináris kapcsolódású tanórák általánosító, komplex szemináriumok, kirándulások, körfoglalkozások, interdiszciplináris témájú választható tárgyak stb.) előkészítésére és lebonyolítására;
• 5. Módszerek kidolgozása az interdiszciplináris kapcsolatok oktatásban való megvalósításának eredményeinek nyomon követésére és értékelésére (kérdések, feladatok a tanulók interdiszciplináris kapcsolatok kialakításához szükséges képességeinek azonosítására).

Az interdiszciplináris kapcsolatok tervezése lehetővé teszi a tanár számára, hogy sikeresen megvalósítsa módszertani, nevelési, fejlesztő, nevelő és építő funkcióit; mindenféle típust biztosítanak az osztályteremben, a tanulók otthoni és tanórán kívüli munkájában.

Az interdiszciplináris kapcsolatok kialakításához anyagokat kell kiválasztani, azaz azonosítani kell azokat a kémia témaköröket, amelyek szorosan összefonódnak más tantárgyak tárgyaival.

A tanfolyam tervezése magában foglalja rövid elemzés a tantárgy egyes oktatási témáinak tartalma, figyelembe véve a tantárgyon belüli és a tantárgyak közötti kommunikációt.

Az interdiszciplináris kapcsolatok sikeres megvalósításához a kémia, biológia és fizika szakos tanárnak ismernie és tudnia kell:

kognitív komponens

• a kapcsolódó kurzusok tartalma és felépítése;
• · időben koordinálni a kapcsolódó tárgyak tanulását;
• · elméleti alapja az MPS problémái (az MPS osztályozási típusai, megvalósításuk módszerei, az MPS funkciói, az MPS fő ​​összetevői stb.);
• biztosítják a folyamatosságot a formációban általános fogalmak törvények és elméletek tanulmányozása; közös megközelítéseket alkalmazzon a tanulók nevelő-oktató munka készségeinek és képességeinek kialakítására, fejlődésük folyamatosságára;
• feltárja a különböző természetű, rokon tantárgyak által vizsgált jelenségek kapcsolatát;
• · konkrét oktatási, nevelési feladatok megfogalmazása a fizika, kémia, biológia MPS céljai alapján;
• elemezni oktatási információk kapcsolódó tudományágak; a tanulók interdiszciplináris tudásának és készségeinek kialakításának szintje; az alkalmazott oktatási módszerek, képzési formák, oktatási segédanyagok eredményessége az MPS alapján.

szerkezeti komponens

• · az MPS megvalósításához hozzájáruló cél- és célkitűzésrendszer kialakítása;
• · az MPS megvalósítását célzó oktató-nevelő munka tervezése; azonosítja az MPS oktatási és fejlesztési lehetőségeit;
• · interdiszciplináris és integratív órák, átfogó szemináriumok stb. tartalmának megtervezése. Előre látja azokat a nehézségeket és hibákat, amelyekkel a tanulók találkozhatnak az interdiszciplináris ismeretek és készségek kialakítása során;
• · az óramódszertani eszközök tervezése, az MPS alapján a legracionálisabb oktatási formák és módszerek kiválasztása;
• megtervezni az oktatási és kognitív tevékenységek szervezésének különféle formáit; didaktikai berendezések tervezése edzésekhez. Szervezeti komponens
• megszervezi a tanulók oktatási és kognitív tevékenységét a célok és célkitűzések, egyéni jellemzőik függvényében;
• · MPS alapján kialakítani a tanulók kognitív érdeklődését a természetes körforgás tantárgyai iránt;
• megszervezi és irányítja a tantárgyközi körök, szabadon választható tárgyak munkáját; sajátítsák el a NOT készségeit; a tanulók tevékenységének irányításának módszerei.

Kommunikatív komponens

• A kommunikáció pszichológiája az interdiszciplináris ismeretek és készségek kialakításának pszichológiai és pedagógiai alapjai; pszichológiai jellemzők diákok;
• pszichológiai helyzetekben eligazodni a diákcsapatban; interperszonális kapcsolatok kialakítása az osztályteremben;
• · interperszonális kapcsolatok kialakítása a kapcsolódó szakok tanáraival az MPS közös megvalósítása során.

Orientációs komponens

• · az MPS kialakításának elméleti alapjai a természetes körforgás tárgyainak tanulmányozására;
• · eligazodni a kapcsolódó tudományágak oktatási anyagában; az MPS sikeres megvalósításához hozzájáruló képzési módszerek és formák rendszerében.

Mobilizációs komponens

• · a pedagógiai technológiák adaptálása a fizika, kémia, biológia MPS megvalósításához; a fizika, kémia, biológia tanítási folyamatában az interdiszciplináris ismeretek és készségek formálására a szerző által kínált, vagy a legmegfelelőbb módszertant választja ki;
• · az interdiszciplináris tartalmú problémák hagyományos megoldási módszereinek kidolgozása vagy adaptálása;
• · elsajátítani a komplex képzési formák lebonyolításának módszertanát; tudjon önképző tevékenységet szervezni az MPS fizika, kémia és biológia tanításában való megvalósításának technológiájának elsajátítására.

Kutatási komponens

• · az MPS végrehajtásával kapcsolatos munkájuk tapasztalatainak elemzése és összegzése; általánosítani és megvalósítani kollégáik tapasztalatait; pedagógiai kísérletet végezni, eredményeiket elemezni;
• · az IPU módszertani témájával kapcsolatos munka megszervezése.

Ez a professiogram egyrészt a fizika-kémia-biológia-tanárok MPS végrehajtására való felkészítésének folyamatának felépítésének alapjaként, másrészt képzésük minőségi értékelésének kritériumaként tekinthető.

Az interdiszciplináris kapcsolatok alkalmazása a kémia tanulmányozásában lehetővé teszi, hogy a hallgatók megismerkedjenek azokkal a tárgyakkal, amelyeket az első évtől kezdődően felső tagozaton tanulnak: elektrotechnika, menedzsment, közgazdaságtan, anyagtudomány, gépalkatrészek, ipari ökológia stb. Azzal, hogy a kémiaórákon rámutat arra, hogy miért és milyen tantárgyakból lesz szüksége a tanulóknak erre vagy arra az ismeretre, a tanár nemcsak egy órán át motiválja az anyag memorizálását, hogy értékelést kapjon, hanem megváltoztatja a nem vegyész tanulók személyes érdeklődését is. szakterületek.

A kémia és a fizika kapcsolata

A kémia, magának a kémiai tudománynak a differenciálódási folyamataival együtt jelenleg integrációs folyamatokon megy keresztül a természettudomány más ágaival. A fizika és a kémia összefüggései különösen intenzíven fejlődnek. Ez a folyamat együtt jár az egyre több kapcsolódó fizikai és kémiai tudáság megjelenésével.

A kémia és a fizika kölcsönhatásának egész története tele van eszmék, tárgyak és kutatási módszerek cseréjére vonatkozó példákkal. Fejlődésének különböző szakaszaiban a fizika olyan fogalmakkal és elméleti fogalmakkal látta el a kémiát, amelyek erős hatást gyakoroltak a kémia fejlődésére. Ugyanakkor minél bonyolultabbá vált a kémiai kutatás, annál jobban behatoltak a fizika berendezései és számítási módszerei a kémiába. A reakció termikus hatásainak mérésének szükségessége, a spektrális és röntgendiffrakciós analízis fejlesztése, az izotópok és radioaktív kémiai elemek, az anyagok kristályrácsainak, molekuláris szerkezeteinek vizsgálata megkövetelte és a lehető legtöbbet használta. összetett fizikai műszerek - spektroszkópok, tömegspektrográfok, diffrakciós rácsok, elektronmikroszkópok stb.

A modern tudomány fejlődése megerősítette a fizika és a kémia közötti mély kapcsolatot. Ez a kapcsolat genetikai jellegű, vagyis a kémiai elemek atomjainak kialakulása, anyagmolekulákká való kombinációja a szervetlen világ fejlődésének egy bizonyos szakaszában történt. Ezenkívül ez a kapcsolat bizonyos típusú anyagok szerkezetének közösségén alapul, beleértve az anyagok molekuláit is, amelyek végső soron ugyanazokból a kémiai elemekből, atomokból és elemi részecskék. A kémiai mozgásforma megjelenése a természetben a fizika által vizsgált elektromágneses kölcsönhatásról alkotott elképzelések továbbfejlődését idézte elő. A periódusos törvény alapján ma már nemcsak a kémiában, hanem a magfizikában is előrelépés történik, amelynek határán olyan vegyes fizikai-kémiai elméletek keletkeztek, mint az izotópkémia és a sugárzáskémia.

A kémia és a fizika szinte ugyanazokat a tárgyakat tanulmányozza, de csak mindegyik látja meg a maga oldalát ezekben a tárgyakban, saját vizsgálati tárgyát. Tehát a molekula nemcsak a kémia, hanem a molekuláris fizika tanulmányozásának tárgya is. Ha az előbbi a keletkezési törvényszerűségek, az összetétel, a kémiai tulajdonságok, a kötések, az alkotó atomokká disszociáció feltételei szempontjából vizsgálja, akkor az utóbbi statisztikailag a molekulák tömegének viselkedését vizsgálja, ami meghatározza a hőjelenségeket, a különböző aggregációs állapotok, átmenetek gázhalmazállapotból folyékony és szilárd fázisba és fordítva, olyan jelenségek, amelyek nem kapcsolódnak a molekulák összetételének és belső kémiai szerkezetének változásához. A kémiai és fizikai jelenségek szoros kapcsolatáról meggyőzően tanúskodnak az egyes kémiai reakciók reaktáns molekulák tömegeinek mechanikai mozgása, a hő felszabadulása vagy elnyelése, amely az új molekulák felszakadása vagy kötések kialakulása miatt következik be. Így a kémiai folyamatok energiája szorosan összefügg a termodinamika törvényeivel. Azokat a kémiai reakciókat, amelyek energiát bocsátanak ki, általában hő és fény formájában, exotermnek nevezik. Vannak endoterm reakciók is, amelyek energiát nyelnek el. A fentiek mindegyike nem mond ellent a termodinamika törvényeinek: égés esetén a rendszer belső energiájának csökkenésével egyidejűleg energia szabadul fel. Az endoterm reakciókban a rendszer belső energiája megnő a hő beáramlása miatt. A reakció során felszabaduló energia mennyiségének mérésével (kémiai reakció hőhatása) megítélhető a rendszer belső energiájának változása. Ezt kilojoule per mólban mérik (kJ/mol).

Még egy példa. A Hess-törvény a termodinamika első főtételének speciális esete. Kimondja, hogy a reakció termikus hatása csak az anyagok kezdeti és végső állapotától függ, és nem függ a folyamat közbenső szakaszaitól. A Hess-törvény lehetővé teszi egy reakció termikus hatásának kiszámítását olyan esetekben, amikor annak közvetlen mérése valamilyen oknál fogva lehetetlen.

A relativitáselmélet, a kvantummechanika és az elemi részecskék elméletének megjelenésével még mélyebb összefüggések tárultak fel a fizika és a kémia között. Kiderült, hogy a kémiai vegyületek tulajdonságainak lényegének, az anyagok átalakulásának mechanizmusában a kulcs az atomok szerkezetében, annak elemi részecskéinek és különösen a külső héj elektronjainak kvantummechanikai folyamataiban rejlik. szerves és szervetlen vegyületek molekulái stb.

A fizika és a kémia érintkezésének területén a kémia fő ágainak egy olyan viszonylag fiatal ága keletkezett és fejlődik sikeresen, mint a fizikai kémia, amely a 19. század végén öltött formát. a vegyszerek és keverékek fizikai tulajdonságainak kvantitatív vizsgálatára tett sikeres kísérletek eredményeként a molekulaszerkezetek elméleti magyarázata. Ennek kísérleti és elméleti alapját D.I. Mengyelejev (a periódusos törvény felfedezése), Van't Hoff (a kémiai folyamatok termodinamikája), S. Arrhenius (az elektrolitikus disszociáció elmélete) stb. Tanulmányának témája a kémiai vegyületek molekuláinak szerkezetére és tulajdonságaira, az anyagok átalakulási folyamataira vonatkozó általános elméleti kérdések voltak, összefüggésben azok kölcsönös függésével. fizikai tulajdonságok, a kémiai reakciók lefolyásának feltételeinek és az ilyenkor előforduló fizikai jelenségeknek a vizsgálata. A fizikai kémia ma egy szerteágazó tudomány, amely szorosan összekapcsolja a fizikát és a kémiát.

Magában a fizikai kémiában mára az elektrokémia, az oldatok tanulmányozása, a fotokémia és a kristálykémia önálló szakaszként emelkedett ki és teljesen kifejlődött, sajátos kutatási módszereivel és tárgyaival. A XX. század elején. A kolloidkémia, amely a fizikai kémia mélyén nőtt fel, önálló tudományként is kiemelkedett. A XX. század második felétől. Az atomenergia problémáinak intenzív fejlődése kapcsán megjelentek és nagymértékben fejlődtek a fizikai kémia legújabb ágai - a nagyenergiás kémia, a sugárzáskémia (tanulmányozásának tárgya az ionizáló sugárzás hatására fellépő reakciók), ill. izotópkémia.

A fizikai kémiát ma az összes kémiai tudomány legszélesebb általános elméleti alapjaként tartják számon. Számos tanítása és elmélete nagy jelentőséggel bír a szervetlen és különösen szerves kémia. A fizikai kémia megjelenésével az anyag tanulmányozása nemcsak a hagyományos kémiai kutatási módszerekkel kezdõdött, nemcsak összetételét és tulajdonságait tekintve, hanem a kémiai folyamatok szerkezete, termodinamikája és kinetikája szempontjából is. valamint ez utóbbinak az egyéb mozgásformákban rejlő jelenségek hatásától (fény- és sugárterhelés, fény- és hőterhelés stb.) való kapcsolata és függése szempontjából.

Figyelemre méltó, hogy a XX. század első felében. határvonal húzódott a kémia és a fizika új ágai (kvantummechanika, atomok és molekulák elektronelmélete) tudomány között, amely később kémiai fizika néven vált ismertté. Széles körben alkalmazta a legújabb fizika elméleti és kísérleti módszereit a kémiai elemek és vegyületek szerkezetének, különös tekintettel a reakciómechanizmusnak a vizsgálatára. A kémiai fizika az anyagmozgás kémiai és szubatomi formáinak összekapcsolódását és kölcsönös átmenetét vizsgálja.

Az alaptudományok F. Engels által megadott hierarchiájában a kémia közvetlenül szomszédos a fizikával. Ez a környék biztosította azt a sebességet és mélységet, amellyel a fizika számos ága gyümölcsözően beékelődött a kémiába. A kémia egyrészt a makroszkopikus fizikával - termodinamikával, folytonos közegek fizikával, másrészt - a mikrofizikával - a statikus fizikával, kvantummechanikával határos.

Köztudott, hogy ezek a kapcsolatok milyen gyümölcsözőek voltak a kémia számára. A termodinamika szülte a kémiai termodinamikát – a kémiai egyensúly tanulmányozását. A statikus fizika képezte a kémiai kinetika alapját - a kémiai átalakulások sebességének tanulmányozását. A kvantummechanika feltárta Mengyelejev periódusos törvényének lényegét. A kémiai szerkezet és reakcióképesség modern elmélete a kvantumkémia, i.e. a kvantummechanika elveinek alkalmazása molekulák és „X transzformációk” tanulmányozására.

A fizika kémiai tudományra gyakorolt ​​gyümölcsöző hatásának másik bizonyítéka a fizikai módszerek egyre terjedő alkalmazása a kémiai kutatásban. Az ezen a területen elért feltűnő előrelépés különösen jól látható a spektroszkópiai módszerek példáján. A közelmúltban az elektromágneses sugárzás végtelen tartományából a vegyészek az infravörös és ultraibolya tartomány látható és szomszédos területeinek csak egy szűk tartományát használták. A mágneses rezonancia abszorpció jelenségének fizikusok felfedezése vezetett a magmágneses rezonancia spektroszkópiához, amely a leginformatívabb modern analitikai módszer és módszer a molekulák elektronszerkezetének tanulmányozására, valamint az elektronparamágneses rezonancia spektroszkópia, amely egyedülálló módszer az instabil intermedier tanulmányozására. részecskék - szabad gyökök. Az elektromágneses sugárzás rövid hullámhosszú tartományában Mössbauer felfedezésének köszönhetően a röntgen- és gamma-rezonancia spektroszkópia jelent meg. A szinkrotronsugárzás fejlődése új távlatokat nyitott a spektroszkópia e nagyenergiájú ágának fejlődése előtt.

Úgy tűnik, hogy a teljes elektromágneses tartományt elsajátították, és nehéz további előrelépést várni ezen a területen. Megjelentek azonban a lézerek - spektrális intenzitásukban egyedülálló források - és velük együtt alapvetően új analitikai lehetőségek. Ezek közé tartozik a lézer mágneses rezonancia, amely egy gyorsan fejlődő, rendkívül érzékeny módszer a gáz gyökeinek kimutatására. Egy másik, igazán fantasztikus lehetőség az atomok lézerrel történő szakaszos regisztrálása – egy szelektív gerjesztésen alapuló technika, amely lehetővé teszi, hogy csak néhány atomnyi idegen szennyeződést regisztráljunk egy sejtben. A gyökös reakciók mechanizmusának tanulmányozására feltűnő lehetőségeket nyújtott az atommagok kémiai polarizációja jelenségének felfedezése.

Ma már nehéz megnevezni a modern fizika olyan területét, amely ne közvetlenül vagy közvetve befolyásolná a kémiát. Vegyük például az instabil elemi részecskék fizikáját, ami távol áll az atommagokból és elektronokból felépülő molekulák világától. Meglepőnek tűnhet, hogy speciális nemzetközi konferenciákon pozitront vagy müont tartalmazó atomok kémiai viselkedését tárgyalják, amelyek elvileg nem képesek stabil vegyületeket adni. Az ultragyors reakciókra vonatkozó egyedi információk azonban, amelyeket az ilyen atomok lehetővé tesznek, teljes mértékben igazolják ezt az érdeklődést.

Visszatekintve a fizika és a kémia kapcsolatának történetére, azt látjuk, hogy a fizika fontos, olykor meghatározó szerepet játszott a kémia elméleti fogalmainak, kutatási módszereinek kialakításában. Ennek a szerepnek az elismertségi fokát például a díjazottak névsorának megtekintésével lehet felmérni Nóbel díj kémiában. A lista nem kevesebb, mint egyharmada a fizikai kémia területén elért legnagyobb eredmények szerzője. Köztük vannak azok, akik felfedezték a radioaktivitást és az izotópokat (Rutherford, M. Curie, Soddy, Aston, Joliot-Curie stb.), megalapozták a kvantumkémiát (Pauling és Mulliken) és a modern kémiai kinetikát (Hinshelwood és Semenov), fejlesztették új fizikai módszerek (Debye, Geyerovsky, Eigen, Norrish és Porter, Herzberg).

Végezetül szem előtt kell tartani azt a döntő fontosságot, hogy a tudós munkájának termelékenysége kezd játszani a tudomány fejlődésében. A fizikai módszerek e tekintetben forradalmi szerepet játszottak és játszanak a kémiában. Elegendő összehasonlítani például azt az időt, amit egy szerves vegyész egy szintetizált vegyület szerkezetének kémiai úton történő megállapítására fordított, és azt, amit most tölt fizikai módszerek arzenáljával. Kétségtelen, hogy a fizika vívmányainak alkalmazásának ezt a tartalékát még korántsem használják ki kellőképpen.

Összefoglalunk néhány eredményt. Azt látjuk, hogy a fizika egyre nagyobb léptékben, és egyre termékenyebben hatol be a kémiába. A fizika feltárja a kvalitatív kémiai törvényszerűségek lényegét, tökéletes kutatási eszközökkel látja el a kémiát. A fizikai kémia relatív volumene növekszik, és nincs olyan ok, amely lassíthatná ezt a növekedést.

A kémia és a biológia kapcsolata

Köztudott, hogy a kémia és a biológia sokáig a maga útját járta, bár a kémikusok régi álma az volt, hogy laboratóriumi körülményekélő organizmus.

A kémia és a biológia közötti kapcsolat élesen megerősödött az A.M. létrehozásának eredményeként. Butlerov elmélete a szerves vegyületek kémiai szerkezetéről. Ettől az elmélettől vezérelve a szerves vegyészek versenyre keltek a természettel. A kémikusok következő generációi nagy találékonyságot, munkát, képzelőerőt és kreatív keresést mutattak az anyag irányított szintézisére. Nemcsak az volt a szándékuk, hogy utánozzák a természetet, hanem felülmúlni is akarták azt. És ma már bátran kijelenthetjük, hogy ez sok esetben sikerült is.

A tudomány 19. századi progresszív fejlődése, amely az atom szerkezetének felfedezéséhez, valamint a sejt szerkezetének és összetételének részletes megismeréséhez vezetett, gyakorlati lehetőségeket nyitott meg a kémikusok és biológusok előtt, hogy együtt dolgozzanak a kémiai problémákon. a sejt doktrínája, az élő szövetekben zajló kémiai folyamatok természetére vonatkozó kérdések, a biológiai funkciók feltételessége, kémiai reakciók.

Ha a szervezetben zajló anyagcserét tisztán kémiai szempontból nézzük, mint az A.I. Oparin, meglátjuk a teljességet egy nagy szám a viszonylag egyszerű és monoton kémiai reakciók, amelyek időben kombinálódnak egymással, nem véletlenszerűen, hanem szigorú sorrendben mennek végbe, ami hosszú reakcióláncok kialakulását eredményezi. És ez a rend természetesen az egész élőrendszer egészének állandó önfenntartására és önreprodukciójára irányul adott környezeti feltételek mellett.

Egyszóval az élőlények olyan sajátos tulajdonságai, mint a növekedés, szaporodás, mobilitás, ingerlékenység, a külső környezet változásaira való reagálási képesség, a kémiai átalakulások bizonyos komplexeihez kapcsolódnak.

A kémia jelentősége az életet vizsgáló tudományok között kiemelkedően nagy. A kémia tárta fel a fotoszintézis kémiai alapjaként a klorofill, a légzési folyamat alapjaként a hemoglobin legfontosabb szerepét, az idegi gerjesztés átadásának kémiai jellegét, a sejtek szerkezetét. nukleinsavak stb. De a lényeg az, hogy objektíven a kémiai mechanizmusok képezik a biológiai folyamatok, az élőlények funkcióinak alapját. Az élő szervezetben végbemenő összes funkció és folyamat kifejezhető a kémia nyelvén, konkrét kémiai folyamatok formájában.

Természetesen helytelen lenne az élet jelenségeit kémiai folyamatokra redukálni. Ez durva mechanisztikus egyszerűsítés lenne. Ennek egyértelmű bizonyítéka az élő rendszerekben zajló kémiai folyamatok sajátossága az élettelenekhez képest. Ennek a sajátosságnak a tanulmányozása feltárja az anyagmozgás kémiai és biológiai formáinak egységét és kölcsönös összefüggéseit. Más tudományok, amelyek a biológia, a kémia és a fizika metszéspontjában keletkeztek, ugyanerről beszélnek: a biokémia az élő szervezetek anyagcseréjének és kémiai folyamatainak tudománya; bioszerves kémia - az élő szervezeteket alkotó vegyületek szerkezetének, funkcióinak és szintézisének tudománya; a fizikai-kémiai biológia mint működéstudomány összetett rendszerek információátadás és a biológiai folyamatok molekuláris szintű szabályozása, valamint biofizika, biofizikai kémia és sugárzásbiológia.

Ennek a folyamatnak a fő eredménye a sejtanyagcsere kémiai termékeinek azonosítása (metabolizmus növényekben, állatokban, mikroorganizmusokban), ezen termékek biológiai útvonalainak és bioszintézis ciklusainak kialakítása; megvalósult ezek mesterséges szintézise, ​​megtörtént a szabályozó és örökletes molekuláris mechanizmus anyagi alapjainak feltárása, a kémiai folyamatok, a sejt és általában az élő szervezetek energiafolyamatainak jelentőségének tisztázása.

Napjainkban a kémia számára különösen fontossá válik a biológiai alapelvek alkalmazása, amelyben az élő szervezeteknek a Föld viszonyaihoz való sok millió év alatti alkalmazkodásának tapasztalatai, a legfejlettebb mechanizmusok, folyamatok létrehozásának tapasztalatai koncentrálódnak. Ezen az úton már vannak bizonyos eredmények.

A tudósok több mint egy évszázaddal ezelőtt felismerték, hogy a biológiai folyamatok kivételes hatékonyságának alapja a biokatalízis. Ezért a kémikusok azt a célt tűzték ki maguk elé, hogy az élő természet katalitikus tapasztalatai alapján új kémiát hozzanak létre. Megjelenik benne a kémiai folyamatok új irányítása, ahol a hasonló molekulák szintézisének alapelveit alkalmazzák, az enzimek elvén olyan változatos minőségű katalizátorokat hoznak létre, amelyek messze felülmúlják az iparunkban meglévőket.

Annak ellenére, hogy az enzimek minden katalizátorban közös tulajdonságokkal rendelkeznek, nem azonosak az utóbbiakkal, mivel élő rendszerekben működnek. Ezért minden olyan kísérlet, amely az élő természet tapasztalatait a szervetlen világ kémiai folyamatainak felgyorsítására kívánja felhasználni, komoly korlátokba ütközik. Egyelőre csak az enzimek egyes funkcióinak modellezéséről és ezeknek a modelleknek az élő rendszerek aktivitásának elméleti elemzésére való felhasználásáról, illetve az izolált enzimek részleges gyakorlati alkalmazásáról beszélhetünk egyes kémiai reakciók gyorsítására.

Itt a legígéretesebb irány nyilvánvalóan a biokatalízis elveinek kémiában és kémiai technológiában történő alkalmazására összpontosító kutatás, amelyhez az élő természet teljes katalitikus tapasztalatának tanulmányozása szükséges, beleértve az enzim képződésének tapasztalatait is. magát, a sejtet, sőt a szervezetet is.

Az elemi nyitott katalitikus rendszerek önfejlődésének elmélete, amelyet a legáltalánosabb formában terjesztett elő A. P. professzor. Rudenko 1964-ben a kémiai evolúció és biogenezis általános elmélete. Kérdéseket old meg az evolúciós folyamat mozgatórugóiról és mechanizmusairól, vagyis a kémiai evolúció törvényeiről, az elemek és struktúrák kiválasztásáról és ok-okozatiságáról, a kémiai szerveződés és hierarchia magasságáról. kémiai rendszerek az evolúció következményeként.

Ennek az elméletnek az elméleti magja az az álláspont, hogy a kémiai evolúció a katalitikus rendszerek önfejlődése, és ezért a katalizátorok a fejlődő anyagok. A reakció során a legnagyobb aktivitású katalitikus centrumok természetes szelekciója megy végbe. A katalitikus rendszerek önfejlődése, önszerveződése és önbonyolítása az átalakítható energia állandó beáramlása miatt következik be. És mivel a fő energiaforrás az alapreakció, az exoterm reakciók alapján fejlődő katalitikus rendszerek részesülnek a maximális evolúciós előnyökben. Ennélfogva az alapreakció nemcsak energiaforrás, hanem eszköz is a katalizátorok legprogresszívebb evolúciós változásainak kiválasztásához.

Ezeket a nézeteket kidolgozva A.P. Rudenko megfogalmazta a kémiai evolúció alaptörvényét, amely szerint a katalizátor evolúciós változásainak azok az útjai alakulnak ki a legnagyobb sebességgel és valószínűséggel, amelyeken az abszolút aktivitása maximálisan megnő.

A nyitott katalitikus rendszerek önfejlődési elméletének gyakorlati következménye az úgynevezett „nem-stacionárius”, azaz változó reakciókörülményeket hordozó technológia. A kutatók most arra a következtetésre jutottak álló üzemmód, amelynek megbízható stabilizálása az ipari folyamat magas hatékonyságának kulcsának tűnt, csak egy speciális esete a nem-stacionárius rezsimnek. Ugyanakkor számos nem stacionárius rendszert találtak, amelyek hozzájárulnak a reakció felerősödéséhez.

Jelenleg már láthatóak az új kémia megjelenésének és fejlődésének kilátásai, amelyek alapján hulladékszegény, hulladékmentes és energiatakarékos ipari technológiák jönnek létre.

Ma a kémikusok arra a következtetésre jutottak, hogy ugyanazokat az elveket alkalmazva, amelyekre az organizmusok kémiája épül, a jövőben (a természet pontosan megismétlése nélkül) lehetőség nyílik egy alapvetően új kémia felépítésére, a kémiai folyamatok új szabályozására, ahol a hasonló molekulák szintézisének alapelveit alkalmazni fogják. Olyan konverterek létrehozását tervezik, amelyek nagy hatásfokkal hasznosítják a napfényt, kémiai és elektromos energiává, valamint a kémiai energiát nagy intenzitású fénnyé alakítva.

Következtetés

A modern kémiát sokféle irány képviseli az anyag természetével és átalakulásának módszereivel kapcsolatos ismeretek fejlesztésében. A kémia ugyanakkor nem pusztán az anyagokra vonatkozó ismeretek összessége, hanem egy rendkívül rendezett, folyamatosan fejlődő tudásrendszer, amely a többi természettudomány között is megállja a helyét.

A kémia az anyaghordozók minőségi sokféleségét vizsgálja kémiai jelenségek, az anyag mozgásának kémiai formája. Bár szerkezetileg bizonyos területeken metszi a fizikát, a biológiát és más természettudományokat, megőrzi sajátosságát.

A kémia mint önálló természettudományi diszciplína kiemelésének egyik legjelentősebb objektív indoka az anyagok kapcsolatának kémiája sajátosságának felismerése, amely elsősorban a létezést meghatározó erők és különféle típusú kölcsönhatások komplexumában nyilvánul meg. két- és többatomos vegyületek. Ezt a komplexumot általában úgy jellemzik kémiai kötés, az anyag szerveződésének atomi szintű részecskéinek kölcsönhatása során keletkező vagy megtörő. A kémiai kötés megjelenését az elektronsűrűség jelentős újraeloszlása ​​jellemzi, összehasonlítva a kötetlen atomok vagy atomfragmensek elektronsűrűségének egyszerű helyzetével, amelyek közel vannak a kötés távolságához. Ez a tulajdonság választja el legpontosabban a kémiai kötést az intermolekuláris kölcsönhatások különféle megnyilvánulásaitól.

A kémia, mint tudomány szerepének a természettudományon belüli folyamatos növekedése együtt jár gyors fejlődés alap-, komplex és alkalmazott kutatások, a kívánt tulajdonságokkal rendelkező új anyagok és új eljárások felgyorsítása a gyártástechnológia és az anyagok feldolgozása területén.